生物類學(xué)術(shù)論文(2)
生物類學(xué)術(shù)論文篇二
生物化學(xué)和細胞生物學(xué)課程教學(xué)改革
我們是長江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的教師，主要擔任我院本科生的細胞生物學(xué)、生物化學(xué)課程的教學(xué)工作。在多年的教學(xué)實踐中，做了一些教學(xué)改革嘗試，現(xiàn)總結(jié)出以下幾點心得，與同行們共同探討，希望在興辦教學(xué)應(yīng)用型大學(xué)的過程中，對同行的教學(xué)實踐有所幫助。
一、細胞生物學(xué)理論課教學(xué)改革
(一)找準傳授知識的切入點，制造好奇，培養(yǎng)興趣
好奇是由新異刺激引起的一種生理喚醒水平或認知沖突的探究傾向。探究是學(xué)生的好奇情緒與引起好奇的不確定性之間的行為橋梁。在好奇的驅(qū)動下，學(xué)生努力同化和順應(yīng)信息，優(yōu)化已有的知識結(jié)構(gòu)。有關(guān)研究指出：當人們對事物感到好奇時，往往是創(chuàng)造性思維與創(chuàng)造性想象迸發(fā)的時候。細胞生物學(xué)的教學(xué)強調(diào)教師的指導(dǎo)作用和學(xué)生主體作用的相互結(jié)合，通過教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變與結(jié)合，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。例如,我們在講溶酶體的功能時，首先指出“溶酶體是細胞的清道夫”，這樣就把學(xué)生的思維一下引到了溶酶體怎么會是清道夫這個問題上來了，從而抓住了學(xué)生的注意力，引發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。然后講出溶酶體的基本功能是對生物大分子的強烈的消化作用，因其含有多種水解酶，可消除無用的生物大分子、衰老的細胞器及衰老損傷和殘廢的細胞。接著說明，細胞中的生物大分子及細胞器都有一定的壽命，為了保證細胞正常的代謝活動與調(diào)控，必須不斷地清除衰老的細胞器和生物大分子，很多生物大分子的半壽期只有幾小時至幾天。占成人細胞總數(shù)1/4的紅細胞僅能存活120天，因此人體每天清除的紅細胞多達1011個，這些任務(wù)主要由溶酶體和蛋白酶體共同擔負，其中還包括清除在發(fā)育和成體中凋亡的細胞。所以我們說溶酶體是細胞的清道夫，它在細胞里的工作是非常的繁忙和非常的重要的。這樣就使學(xué)生對溶酶體這個細胞器有了深刻的印象,真正掌握了溶酶體的知識。
(二)分析特性，歸納共性，提高教學(xué)效率
細胞生物學(xué)內(nèi)容多而繁雜，分析特性、歸納共性是培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高教學(xué)效率的必要途徑。在歸納共性的同時，一定要注意隱含于共性背后的特性，它往往是教學(xué)的目標所在，應(yīng)加以重視、重點突破。
例如，在講“鈉鉀泵”和“鈣泵”時，首先指出“鈉鉀泵”的工作特點是:每個循環(huán)消耗一個ATP分子,泵出3個Na+和泵進2個K+。“鈉鉀泵”的功能是維持細胞內(nèi)低Na+和高K+的離子環(huán)境，進而維持細胞的滲透平衡、恒定細胞的體積、保證神經(jīng)沖動的正常傳導(dǎo);然后指出鈣泵的工作特點是:每個循環(huán)消耗一個ATP分子,轉(zhuǎn)運出2個Ca+,它將Ca+輸出細胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中儲存起來,以維持細胞內(nèi)低濃度的游離Ca+。在突破個性之后，歸納出“鈉鉀泵”和“鈣泵”的共性，指出兩者都屬于物質(zhì)的主動跨膜運輸，都是由ATP直接提供能量的主動運輸方式。
(三)質(zhì)疑發(fā)問，啟發(fā)學(xué)生思維
在講核孔復(fù)合體時，首先問學(xué)生“核被膜上是否有孔”?然后老師指講：“細胞核的核被膜上有一些小孔，稱為核孔。這些孔并不是簡單的孔洞，而是一個相對獨立的復(fù)雜結(jié)構(gòu)”。接著在多媒體教學(xué)屏幕上展現(xiàn)核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)圖，剖析胞質(zhì)環(huán)、輻、核質(zhì)環(huán)三明治式的核孔復(fù)合體結(jié)構(gòu)。胞質(zhì)環(huán)(外環(huán))位于核孔邊緣的胞質(zhì)面一側(cè)，環(huán)上有8條短纖維對稱分布伸向胞質(zhì)。核質(zhì)環(huán)(內(nèi)環(huán))位于核孔邊緣的核質(zhì)面一側(cè)，環(huán)上也對稱地連有8條細長的纖維，向核內(nèi)伸入50—70nm，在纖維的末端形成一個直徑為60nm的小環(huán)，小環(huán)由8個顆粒構(gòu)成。這樣整個核質(zhì)環(huán)就像一個捕魚籠樣結(jié)構(gòu)——核籃結(jié)構(gòu)。輻：由核孔邊緣伸向中心，呈輻射狀八重對稱，位于核孔邊緣，連接內(nèi)、外環(huán)，起支撐作用。輻分為三個結(jié)構(gòu)域，即柱狀亞單位，腔內(nèi)亞單位、環(huán)帶亞單位。在討論清楚核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，告訴學(xué)生，一個典型的哺乳動物細胞，其核被膜上的核孔復(fù)合體總數(shù)約3000～4000個。這樣，就使學(xué)生回味無窮，他們會為生物細胞的精細和復(fù)雜而贊嘆不已，一個小小的細胞核，其核膜上竟然有如此復(fù)雜的裝置幾千個。這些小孔裝置有什么功能呢?不會是擺設(shè)吧?通過這樣的教學(xué)，學(xué)生不僅掌握了核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，而且產(chǎn)生了進一步求知的欲望，也使學(xué)生對細胞生物學(xué)知識產(chǎn)生了濃厚的興趣。
(四)給學(xué)生一個機會，讓他們自己去創(chuàng)造
教師要為學(xué)生提供機會，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力、競爭力以及迎接挑戰(zhàn)的能力。
1.做課程論文
在教學(xué)中積極開展課程論文，教師布置與“分子細胞生物學(xué)”有關(guān)的論文題目，學(xué)生圍繞論文題目查閱有關(guān)資料，按照教師的要求撰寫論文。這不但培養(yǎng)了學(xué)生查閱和綜合分析文獻資料以及撰寫論文的能力，為畢業(yè)論文奠定基礎(chǔ);更主要的是，教師在課堂上講授的知識，起到了拋磚引玉的作用，開發(fā)了學(xué)生的智力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力。
2.進入開放實驗室
讓學(xué)生進入開放實驗室，結(jié)合教師的科研課題開展工作。加強了學(xué)生操作能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。以使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和運用知識的能力及學(xué)生的綜合素質(zhì)適應(yīng)時代發(fā)展要求的需要。實驗室的開放過程中，我們科學(xué)地安排了實驗內(nèi)容。根據(jù)教師的科研課題和實驗教學(xué)大綱，分段列出實驗內(nèi)容，以供不同層次不同需求的學(xué)生選擇。實驗內(nèi)容分為驗證性及自擬驗證性實驗、綜合性及自擬綜合性實驗、設(shè)計性及自擬設(shè)計性實驗三個層次。開放的形式采用定時開放和預(yù)約開放。定時開放是在規(guī)定的時間段開放規(guī)定的實驗項
目。實驗室提前一定的時間通知預(yù)約開放，學(xué)生根據(jù)需要首先向?qū)嶒炇姨峤簧暾埐⒃谶M入實驗室的前一天提交預(yù)習(xí)報告或設(shè)計報告，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)報告有針對性的進行指導(dǎo)。學(xué)生完成實驗后，要向指導(dǎo)教師提交實驗報告或設(shè)計論文，教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)報告、實驗報告或設(shè)計論文進行評議并及時反饋給學(xué)生，幫助學(xué)生改進和提高。
二、生物化學(xué)實驗課教學(xué)和理論課教學(xué)
(一)生物化學(xué)實驗教學(xué)中實行“知識搭橋點撥誘導(dǎo)式”教學(xué)法
“知識搭橋點撥誘導(dǎo)式”教學(xué)法就是在理論和實驗之間，新知與舊知(已學(xué)過的知識)之間、已知與未知之間搭建起一座“認知橋梁”，這種方法有助于通過實驗和實踐對理論知識進行驗證，同時又有利于理論知識的延伸和發(fā)展。點撥誘導(dǎo)是對實驗中重要的知識點、難點對學(xué)生加以指點，點得準確適度，既要點到要害又要點到為止，充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)活動中的主導(dǎo)作用。
1.“搭橋”和“點撥誘導(dǎo)”奠定基礎(chǔ)
驗證所學(xué)理論知識，加強對理論知識的理解和掌握是實驗課所要達到的目的之一，為了更好地做到這一點，我們強化了學(xué)生的課前預(yù)習(xí)。預(yù)習(xí)得是否充分，在某種程度上決定了此實驗是否能順利完成。針對某些學(xué)生重理論輕實驗，只是程式化地寫一遍預(yù)習(xí)報告的情況，根據(jù)學(xué)生的知識水平和實驗教材的實際，設(shè)計一些誘發(fā)性的題目和實驗中可能出現(xiàn)的問題，使學(xué)生邊預(yù)習(xí)邊思考，對整個實驗做到心中有數(shù)。
質(zhì)疑是檢驗學(xué)生預(yù)習(xí)情況好壞的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，它不僅可以增強學(xué)生對課前準備的重視程度，而且還會影響到實驗課的總成績，質(zhì)疑分數(shù)為實驗課總成績的一項具體的量化指標。就某一問題，課堂上隨機指定由某一位同學(xué)講解，既督促了學(xué)生學(xué)習(xí)，又鍛煉了學(xué)生的表達能力，同時又增強了其他同學(xué)的注意力。首先，要檢驗學(xué)生實驗的目的性是否明確、實驗設(shè)計所依據(jù)的原理是什么、明確本次實驗的中心議題。這就要求學(xué)生必須復(fù)習(xí)和鞏固相關(guān)的理論知識，如“脂肪酸的β—氧化”這一實驗，學(xué)生必須先搞清楚酮體的概念、酮體的生成機制，再明確實驗材料為什么要選取新鮮的動物肝臟?為什么用碘來滴定丙酮，而過量的碘用標準的硫代硫酸鈉滴定即可計算酮體的生成量?這樣通過提問實驗?zāi)康摹⒃硎箤W(xué)生能把實驗同理論有機地結(jié)合起來，加深對理論知識的理解，又可使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
生物化學(xué)與有機化學(xué)、無機化學(xué)及分析化學(xué)有著緊密的 聯(lián)系，實驗操作中 應(yīng)用了有機和無機化學(xué)實驗中學(xué)習(xí)和掌握的基本技能。在明確實驗?zāi)康暮驮淼幕A(chǔ)上，對操作過程中可能出現(xiàn)的問題進行設(shè)想和預(yù)見。例如“糖的顏色反應(yīng)”實驗，糠醛或糠醛的衍生物與α—萘酚會生成紫環(huán)，出現(xiàn)在糖與濃硫酸的液面間。但在同樣的實驗條件下，同樣的材料、方法和步驟，有的學(xué)生就不一定得到實驗結(jié)果，此時就要找出實驗操作的關(guān)鍵點，以便在操作中掌握每一項技術(shù)要領(lǐng)，并加深印象。設(shè)計誘發(fā)性題目質(zhì)疑及對可能出現(xiàn)的問題進行設(shè)想和預(yù)見都為“搭橋”和“點撥誘導(dǎo)”奠定了基礎(chǔ)，是本教學(xué)法的重要組成部分。
2.發(fā)現(xiàn)學(xué)生的“迷路”點，建立知識橋梁，及時點撥誘導(dǎo)
在質(zhì)疑的過程中，會發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生難以解答的或似是而非的問題，這就需要我們在學(xué)生已知的知識和未知的知識之間搭起一座最適合學(xué)生學(xué)習(xí)的“認知橋梁”。從形式上講，它既可以是一段理論知識的陳述、也可以是一個事例、一個恰當?shù)谋扔?、一個實驗?？傊?，一個目的就是要在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中起到導(dǎo)向作用，在蛋白質(zhì)化學(xué)一章中有這樣一個實驗“蛋白質(zhì)的沉淀、變性和凝固反應(yīng)”，在蛋白質(zhì)的溶液中加入中性鹽和有機溶劑均會使蛋白質(zhì)沉淀析出，高分子有機物的性質(zhì)是建立在一定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的，親水的帶電質(zhì)點在強電解質(zhì)和脫水劑的作用下被奪走了電層和水膜，就猶如一個剛剛學(xué)習(xí)游泳挎著游泳圈的人，當被大浪卷走了保護自己的游泳圈，就會出現(xiàn)不穩(wěn)定及下沉的現(xiàn)象。這樣通過一個比喻，學(xué)生并不用死記硬背，就牢記了蛋白質(zhì)的這一性質(zhì)，歷經(jīng)幾個學(xué)期學(xué)生仍有很深的印象，對蛋白質(zhì)這一重要性質(zhì)的掌握起到了化“難”為“易”的效果。從酵母中提取核糖核酸，并對其進行組分鑒定，在鑒定堿基的存在時，有的同學(xué)得到了乳白色的絮狀嘌呤銀，而有的同學(xué)就沒有得到結(jié)果。此時運用無機化學(xué)的理論對學(xué)生進行點撥誘導(dǎo)，根據(jù)硝酸銀的性質(zhì)，從硝酸銀溶液的重新配制入手，學(xué)生得到了預(yù)期的實驗結(jié)果。一個無機化學(xué)的知識點，解決了核酸組分鑒定的關(guān)鍵。層析是一種重要的氨基酸的分離分析技術(shù)。用雙向紙層析分離氨基酸是一個較大的實驗。在理論課中相關(guān)的內(nèi)容不可能講得很細。因此在實驗操作前，必須系統(tǒng)介紹分配層析的原理，使學(xué)生在實驗課上不僅能學(xué)到操作技術(shù)，而且還能學(xué)習(xí)到理論課上學(xué)不到的理論知識。面對 社會對人材多層面的需求，生物化學(xué)理論的學(xué)習(xí)和實驗的操作訓(xùn)練，無疑為此奠定了堅實的基礎(chǔ)，提供了培養(yǎng)多面手的前提條件。
由于在生物化學(xué)實驗教學(xué)中嘗試使用了“知識搭橋點撥誘導(dǎo)式”教學(xué)法，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力有了很大提高，對學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握生物化學(xué)知識起到了積極作用。我們認為這種教學(xué)方法就在于保證了學(xué)生的主體地位和主動精神，教師集中精力鉆研教材、了解學(xué)生、啟發(fā)誘導(dǎo)，保證了教師的指導(dǎo)作用正確地得到發(fā)揮。
(二)理論課和實驗課的緊密配合是上好生物化學(xué)課的保證
在講蛋白質(zhì)化學(xué)一章時， 學(xué)生對掌握構(gòu)成蛋白的氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)有一定困難，大部分同學(xué)是 機械地記憶，學(xué)得不活。如果直接問某一個氨基酸的結(jié)構(gòu)能寫出來，但從不同的側(cè)面，不同的角度問某個或某一類氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)學(xué)生回答起來就有困難。針對這種情況，我們在這一章設(shè)置了蛋白質(zhì)及氨基酸的呈色反應(yīng)、蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)、氨基酸的紙上層析等實驗。在實驗課上，教師進一步的指出20種氨基酸在結(jié)構(gòu)上的相同點和不同點，各類氨基酸以及各個氨基酸的結(jié)構(gòu)特點，然后通過具體實驗來觀察不同的氨基酸的顏色反應(yīng)，如帶有巰基的Cys的黑色硫化鉛沉淀反應(yīng)、帶有苯基的氨基酸的黃色反應(yīng)、帶有吲哚基的色氨酸的乙醛酸反應(yīng)、帶有胍基的Arg的坂口反應(yīng)等等。通過實驗結(jié)果的觀察記錄和實驗 報告的結(jié)果分析，同學(xué)們有了更深刻的認識。在做氨基酸的紙上層析分離實驗時，教師首先指出：根據(jù)氨基酸的側(cè)鏈基團與水的親和力可把氨基酸分為極性氨基酸和非極性氨基酸兩大類[1，2]，又根據(jù)每一大類氨基酸中各氨基酸的側(cè)鏈R基團的大小和特殊結(jié)構(gòu)說明哪些氨基酸在層析時走得比較快，Rf值比較大，哪些氨基酸在層析時走得比較慢，Rf值比較小。然后通過實驗結(jié)果的觀察、記錄和分析，對哪些氨基酸屬于極性氨基酸、哪些氨基酸屬于非極性氨基酸、極性氨基酸中各氨基酸極性的強弱、非極性氨基酸中各氨基酸非極性的強弱、有了深刻的認識。因為實驗結(jié)果表明了堿性氨基酸如Arg、Lys、His和酸性氨基酸Glu、Asp這樣的極性氨基酸層析中走得比較慢。而Ala、Phe、Val、Leu等非極性氨基酸走得比較快[3,4]。另外，通過層析實驗，同學(xué)們也掌握了氨基酸的分配系數(shù)、層析的逆流分溶原理以及層析技術(shù)等重要知識。
(三)對生物大分子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，應(yīng)加強直觀性
構(gòu)成生物體的有機物質(zhì) 如蛋白質(zhì)、核酸、酶等，它們的分子結(jié)構(gòu)是相當復(fù)雜的，學(xué)生學(xué)起來有困難。龐大的蛋白質(zhì)分子、復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)使一些學(xué)生一籌莫展，他們雖然記住了書本上的結(jié)構(gòu)要點，但仍然收獲不大，不能把知識學(xué)活。蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)我們是看不見、摸不著的。為了提高教學(xué)效果，必須加強直觀教學(xué)。我們用可以造型的鋁芯電線做了一個彈簧，教師手中有了這個彈簧狀的結(jié)構(gòu)，講起蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)-α-螺旋結(jié)構(gòu)頭頭是道，形象生動。講β-折疊結(jié)構(gòu)時，將鋁線折成鋸齒狀。這樣，學(xué)生學(xué)起來不感到枯燥無味，也不感到很難。他們在蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)知識的基礎(chǔ)上，順利地突破了難點，對蛋白質(zhì)分子中氨基酸空間位置 有了明確的認識。眾多的氨基酸形成的多肽鏈在生物體中不是伸直展開的，它首先形成α-螺旋式的二級結(jié)構(gòu)。在這種α-螺旋結(jié)構(gòu)中，每3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈，螺旋沿螺旋體的中心軸每上升一圈相當與向上平移0.54nm。螺旋上升時，每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)1000，每一個φ角等于-570，每一個ψ角為-470。α-螺旋體中相鄰的螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵，氫鍵取向幾乎與中心軸平行。氫鍵是由每個氨基酸殘基的亞氨基氫與其前面第4個氨基酸殘基的羰基氧形成的，α-螺旋體中所有肽鍵都參與了氫鍵的形成[2]。學(xué)習(xí)DNA的雙螺旋二級就結(jié)構(gòu)亦是如此，DNA雙螺旋的表面有一個大溝和一個小溝，學(xué)生看書上的圖不容易看懂，如果用一個簡單的教具，即：用兩根粗毛線繞在一根木棒上，兩根毛線之間的距離就是小溝，而大溝就是螺旋上升的幅度。學(xué)生一看，一目了然。教學(xué)中制作簡單得當?shù)慕叹?，可大大加強教學(xué)的直觀性，明顯提高教學(xué)效果。
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